基于PLC的立體停車庫的設(shè)計(jì)

郭昊坤

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，江蘇 江陰 214405）

0 引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、居民收入的不斷提高以及人民對美好生活的向往越來越強(qiáng)烈，我國私家車的總數(shù)迅速增加[1]。對于城市居民而言，幾乎每家每戶都有一輛私家車，有些家庭還不止一輛，但是，很多房地產(chǎn)開發(fā)商在開發(fā)新樓盤時(shí)往往忽視了這一重要因素，一般情況下車位總數(shù)只有總戶數(shù)的70%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們的需要。隨著“易買車、難停車”[2]問題越來越普遍，“亂停車”現(xiàn)象也相應(yīng)變得越來越普遍，很多公民在其生活中，都曾或多或少的受到公共場所亂停車所帶來的困擾和影響，這一現(xiàn)象也逐漸成為當(dāng)今社會中一個(gè)核心焦點(diǎn)。立體停車場憑借其占地面積較小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣靈活等特點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注，為了更好地改善居民生活中的停車狀況，有必要對立體停車庫進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。本文基于PLC[3-4]設(shè)計(jì)了一種立體停車庫，給出了其總體設(shè)計(jì)方案、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)等，并通過仿真研究證明了其正確性[5]。

1 總體方案設(shè)計(jì)

目前，常用立體停車庫的類型主要有以下幾種[6-7]：升降橫移類（SH）、垂直循環(huán)類（CX）、水平循環(huán)類（SX）、多層循環(huán)類（DX）、平面移動(dòng)類（PY）、巷道堆垛類（XD）、垂直升降類（CS）、簡易升降類 （JS）等，本文以平面移動(dòng)式立體停車庫為例進(jìn)行仿真研究。如圖1所示，即為平面移動(dòng)式立體車庫的主體模型，其主要構(gòu)架包括了升降機(jī)、載車板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、安全設(shè)備等[8]。

圖1 平面移動(dòng)式立體車庫主體模型

平面移動(dòng)式立體停車庫運(yùn)行時(shí)與自動(dòng)化立體倉庫[9]類似，如圖2所示，水平運(yùn)動(dòng)X用于選擇巷道，垂直運(yùn)動(dòng)Z用于選擇停車的層數(shù)，水平運(yùn)動(dòng)Y用于選擇停車位所在的位置。

圖2 立體停車庫車輛移動(dòng)方向模型

本文以兩層五排的結(jié)構(gòu)為例，其車位分布示意圖如圖3所示，共有10個(gè)車位，又分5個(gè)區(qū)域（1號、6號車位為A區(qū)，2號、7號車位為B區(qū)，3號、8號車位為C區(qū)，4號、9號車位為D區(qū)，5號、10號車位為E區(qū)），在停車庫前方有一條軌道，允許通過相關(guān)車輛。

圖3 車位分布示意圖

PLC控制系統(tǒng)是一種集計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)等多種技術(shù)為一體的綜合型系統(tǒng)，本文所設(shè)計(jì)的一種基于PLC的立體停車庫控制系統(tǒng)的主要功能如下：

（1）自動(dòng)控制：用戶通過觸控屏界面操縱自動(dòng)停車，PLC接受到指令后分配空置的車位給車主，同時(shí)堆垛機(jī)將車輛存好隨后發(fā)送車位號給用戶，用戶憑借車位號取車。

（2）手動(dòng)控制：當(dāng)車位需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，觸摸屏上警報(bào)燈閃爍，用戶或工作人員可以同過手動(dòng)控制運(yùn)行。

（3）設(shè)有緊急按鍵，當(dāng)車庫發(fā)生意外時(shí)可以通過緊急按鍵停止整個(gè)車庫的運(yùn)行。

（4）車輛停穩(wěn)在載車板后將通過傳感器檢測是否停好，如車輛停穩(wěn)傳感器將顯示正常，如未停穩(wěn)則傳感器將發(fā)出報(bào)警。載車板上下層移動(dòng)時(shí)將通過一二層的傳感器顯示是否到達(dá)當(dāng)前樓層，同時(shí)在橫向移動(dòng)時(shí)也將通過傳感器顯示是否到達(dá)車位前方。當(dāng)車輛到達(dá)車位前方后車輛搬運(yùn)器將車輛搬入至車位，當(dāng)車輛觸發(fā)車位前方的傳感器后停止搬運(yùn)，搬運(yùn)器返回載車板并觸發(fā)載車板上的傳感器，載車板回到出入口。

（5）車輛的存取將遵循先存后取的原則。

2 硬件設(shè)計(jì)

本文選用西門子S7-300系列PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)，其模塊示意圖如圖4所示，立體停車庫輸入輸出點(diǎn)硬件接線圖如圖5、圖6所示。

圖4 S7-300模塊示意圖

圖5 輸入點(diǎn)硬件接線圖

圖6 輸出點(diǎn)硬件接線圖

3 軟件設(shè)計(jì)

立體停車庫存車流程示意圖如圖7所示，車輛在平臺上停穩(wěn)后通過觸摸屏選取空車位存車，載車板根據(jù)劃分的車位區(qū)域?qū)④囕v送至指定區(qū)域，到達(dá)指定區(qū)域后系統(tǒng)判斷車位在1F還是2F，如果車位在1F則將車輛送至車位，如果不是則升至2F再送至車位。

圖7 存車流程示意圖

立體停車庫取車流程示意圖如圖8所示，取車時(shí)輸入車位號，載車板將車輛移出車位，判斷車輛現(xiàn)在是在1F還是2F，如果車輛在1F則直接送至出口，如果車輛在2F則先下降至1F再送至出口。

圖8 取車流程示意圖

4 仿真調(diào)試

利用仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬，進(jìn)而對車輛的存放和取出的過程與邏輯予以論證。如當(dāng)選取6號車位來存車時(shí)，先輸入車位號再按下存車鍵M0.2，平臺開始右移（右移輸出Q0.1），當(dāng)?shù)竭_(dá)A區(qū)后觸發(fā)限位開關(guān)I1.3，平臺上升，平臺到達(dá)二層觸發(fā)二層到達(dá)開關(guān)I2.0，車輛開始運(yùn)至車位，當(dāng)車輛觸發(fā)車位限位開關(guān)I0.6車輛停穩(wěn)顯示6號車位有車，反之取車時(shí)亦是如此。如圖9所示，即為載車板將車輛停至車位的過程中觸發(fā)車位限位開關(guān)I0.6，載車板停止移動(dòng)，同時(shí)界面顯示6號車位已有車輛。

圖9 車輛停穩(wěn)后界面

5 結(jié)語

隨著我國私家車的總數(shù)迅速增加，社會上“難停車、亂停車”的現(xiàn)象越來越普遍。針對上述現(xiàn)象，本文利用立體停車場占地面積較小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣靈活等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于PLC的立體停車庫。所設(shè)計(jì)的立體停車庫的主要構(gòu)架主要包括：升降機(jī)、載車板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、安全設(shè)備等。本文給出了立體停車庫的總體設(shè)計(jì)方案、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)等相關(guān)要素。最后，對所設(shè)計(jì)的立體停車庫進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，經(jīng)過仿真驗(yàn)證，結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，所設(shè)計(jì)的立體停車庫正確有效。